[发明专利]燃油喷嘴、燃烧室及航空发动机

说明书

本发明提供了一种燃油喷嘴、燃烧室及航空发动机。燃油喷嘴包括喷嘴本体以及喷嘴杆，喷嘴杆用以向喷嘴本体输送燃油。喷嘴本体包括具有第一旋流结构的第一旋流构件、具有第二旋流结构的第二旋流构件以及具有第三旋流结构的第三旋流构件。第二旋流构件以相间隔的方式围绕第一旋流构件，且后部具有文氏管结构。第三旋流构件以相间隔的方式围绕文氏管结构。第一、第二和第三空气流分别经过第一、第二和第三旋流结构形成第一、第二和第三旋流，第一旋流与第二旋流方向相反，第二旋流与第三旋流方向相反。燃油在第一旋流和第二旋流的共同作用下完成第一次剪切，燃油在第二旋流和第三旋流的共同作用下完成第二次剪切。

技术领域

本发明总体来说涉及航空发动机领域，具体而言，涉及一种燃油喷嘴、燃烧室以及航空发动机。

背景技术

燃油喷嘴是航空发动机燃烧室中最为核心的组件，燃油喷嘴性能的优劣，不仅对燃烧室点熄火性能、燃烧效率和燃烧稳定性等有至关重要的影响，还会影响燃烧室出口温度分布、排气污染和燃烧室寿命等，因此燃油喷嘴在燃烧室研发中占有非常重要的地位。随着发动机循环参数不断提高，当前最先进的发动机燃烧室温升已经超过1050K，即燃烧室油气比达到0.034左右(如美国F119发动机)，而最新服役的F135发动机燃烧室油气比则已达到了0.046左右。此时，燃烧室头部或燃油喷嘴的进气量将占到整个燃烧室的50％以上，保证燃烧室小功率状态下贫油熄火性能与避免大功率状态下排气冒烟之间的矛盾将变得不可调和。在此情况下，要求燃油喷嘴需要由宽广的调节范围，保证在发动机小功率状态下也能使燃油雾化良好、混合均匀。

然而，现有技术中的内预膜式气动雾化喷嘴中，燃油液膜均在内旋气流和外旋气流的剪切作用下完成“初始雾化”(primary atomization)过程。在发动机小功率状态下，燃烧室空气压力降很小，旋流气动力较弱，剪切作用大大减弱，燃油雾化效果差，对发动机点火起动和贫油熄火稳定性能非常不利。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种燃油雾化效果佳且结构简单的航空发动机燃油喷嘴。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种包括上述燃油喷嘴的燃烧室。

本发明的再一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种包括上述燃烧室的航空发动机。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种航空发动机燃油喷嘴，包括喷嘴本体以及喷嘴杆，喷嘴杆连通于所述喷嘴本体，用以向所述喷嘴本体输送燃油；其中，所述喷嘴本体包括第一旋流构件、第二旋流构件以及第三旋流构件。第一旋流构件具有第一旋流结构；第二旋流构件以相间隔的方式围绕所述第一旋流构件，且具有第二旋流结构和形成于所述第二旋流构件后部的文氏管结构；以及第三旋流构件以相间隔的方式围绕所述文氏管结构，且具有第三旋流结构；

其中，燃油穿过设置在所述第二旋流构件上的喷射孔流入所述第一旋流构件和所述第二旋流构件之间的间隙；

其中，进入所述喷嘴本体的空气分成第一空气流、第二空气流和第三空气流，所述第一空气流流经所述第一旋流结构形成第一旋流，所述第二空气流流经所述第二旋流结构形成与所述第一旋流旋向相反的第二旋流，所述第三空气流流经所述第三旋流结构形成与所述第二旋流旋向相反的第三旋流，燃油在所述第一旋流和所述第二旋流的共同作用下完成第一次剪切，燃油在所述第二旋流和所述第三旋流的共同作用下完成第二次剪切。